Кроме того, гарантия на агрегат может быть аннулирована, если от сервисных работ отказывается представитель компании, уполномоченной продавцом.
Устройство чиллера и схема работы
Что такое чиллер? Чиллер — это холодильный агрегат, используемый для охлаждения и нагрева жидкостей в центральных системах кондиционирования воздуха, т.е. в вентиляционных установках или фанкойлах. Водяные чиллеры в основном используются на производственных предприятиях для охлаждения различных типов оборудования. Вода обладает лучшими свойствами, чем гликолевая смесь, поэтому с водой можно работать более эффективно.
Благодаря широкому диапазону мощностей чиллер может использоваться для охлаждения помещений различных размеров: от квартир и частных домов до офисов и гипермаркетов. Он также используется в пищевой промышленности для охлаждения воды и напитков, в индустрии спорта и отдыха для охлаждения ледовых арен и катков, а также в фармацевтической промышленности для охлаждения лекарств.
- моноблок, воздушный конденсатор, гидромодуль и компрессор находятся в одном корпусе;
- чиллер с выносным конденсатором на улицу (холодильный модуль располагается в помещении, а конденсатор выносится на улицу);
- чиллер с водяным конденсатором (используют когда нужны минимальные размеры холодильного модуля в помещении и нет возможности использовать выносной конденсатор);
- тепловой насос, с возможностью нагрева или охлаждения теплоносителя.
- Принцип работы чиллера
- Схема работы чиллера
- Вопросы и ответы
- Виды и типы схем установок
- Методика подбора
- Видео
Выбор холодильной машины — это серьезный вопрос, требующий взвешенного решения. Конечно, для выбора чиллера не обязательно знать все тонкости холодильной техники, но знание основ поможет вам быстрее определиться с выбором подходящей модели.
Узнайте больше о компонентах:
- Воздушный конденсатор
- Реле низкого и высокого давления
- Накопительная емкость
- Компрессор
- Манометры для воды
- ТРВ
- Насос
- Ресивер
- Фильтр-осушитель
- Пластинчатый теплообменник
- Реле протока
Существует несколько гидравлических схем работы чиллера: однонасосная схема (классическая), двухнасосная схема и интеркулинг с пропиленгликолем в качестве промежуточного хладагента. Дополнительная техническая информация о чиллерах.
Принцип работы чиллера
Теоретической основой, на которой базируется принцип работы чиллеров, кондиционеров и холодильных установок, является второй закон термодинамики. Газообразный хладагент (фреон) в чиллерах работает по так называемому реверсивному циклу Ренкина — варианту реверсивного цикла Карно. В этом случае основной теплообмен основан не на сжатии или расширении цикла Карно, а на фазовых переходах испарения и конденсации.
Промышленная холодильная машина состоит из трех основных элементов: компрессора, конденсатора и испарителя. Основной задачей испарителя является отбор тепла от охлаждаемого объекта. Для этого через него протекает вода и хладагент. При кипении хладагент извлекает энергию из жидкости. В результате вода или другой теплоноситель охлаждается, а хладагент нагревается и переходит в газообразное состояние. Затем газообразный хладагент поступает в компрессор, где он воздействует на моторные катушки компрессора, охлаждая их. Горячий пар снова сжимается и нагревается до температуры 80-90ºC. Здесь он смешивается с компрессорным маслом.
Нагретый фреон поступает в конденсатор, где нагретый хладагент охлаждается потоком холодного воздуха. Затем наступает последний рабочий цикл: хладагент из теплообменника поступает в переохладитель, где его температура понижается, превращая фреон в жидкое состояние и направляя его в фильтр-осушитель. Там из него удаляется влага. Следующим пунктом на пути хладагента является расширительный клапан, где давление хладагента снижается. После выхода из расширительного клапана хладагент представляет собой пар низкого давления, который соединяется с жидкостью. Эта смесь направляется в испаритель, где хладагент кипит, превращается в пар и перегревается. Перегретый пар выходит из испарителя, начиная новый цикл.
Конфигурации чиллеров
- стандартная
- с пониженным уровнем шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора и понижением скорости вращения осевого вентилятора конденсатора по сравнению со стандартной конфигурацией
- со значительным снижением уровня шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора, увеличением площади живого сечения конденсатора для прохода воздуха и понижением скорости вращения осевого вентилятора, а также установкой компрессора на пружинные антивибрационные опоры, применением гибких вставок на нагнетательных и всасывающих трубопроводах холодильного контура
Требования к звуковой мощности чиллера с осевым вентилятором, работающего вне здания, могут быть не очень высокими, если нет специальных ограничений по шуму в здании.
Если такие ограничения существуют, следует рассчитать уровень звукового давления шума в помещении, излучаемого чиллером, и при необходимости использовать специально разработанные чиллеры.
Как правило, производители указывают в своих каталогах уровень звуковой мощности в октавной зоне и общий уровень звукового давления, измеренный на высоте 1 м над поверхностью агрегата, при полной и частичной нагрузке (50 %) для соответствующего типа и размера чиллера.
В зависимости от конфигурации чиллера в перечнях указывается диапазон рабочих температур, в частности, максимальная температура воздуха на входе в конденсатор.
Если наружная температура выше +35 градусов Цельсия, холодопроизводительность агрегата значительно снижается, а условия теплообмена в конденсаторе ухудшаются.
В зависимости от условий эксплуатации существуют чиллеры для нормальных средних температур и для высоких средних температур, причем в последнем случае конденсатор имеет большую поверхность теплообмена.
Чиллеры с центробежными вентиляторами
Центробежные чиллеры предназначены для установки внутри помещений. Основными требованиями к этим агрегатам являются компактность конструкции и низкий уровень шума для установки внутри помещений.
Большинство малых и средних размеров оснащены малошумным спиральным компрессором, а размеры с герметичным поршневым компрессором окружены специальным звукоизолирующим кожухом.
При выборе и установке данного чиллера необходимо обеспечить свободный приток охлаждающего воздуха к чиллеру и отвод нагретого в конденсаторе воздуха. Это достигается за счет всасывающих и нагнетательных каналов, образующих вентиляционную сеть, состоящую из центробежного вентилятора, воздухонагревателя (охладителя конденсатора), воздуховодов, всасывающих и нагнетательных жалюзи. Размеры последних определяются исходя из рекомендуемых скоростей воздуха в сечении решеток и воздуховодов.
Потери давления в системе вентиляции должны быть определены на основе аэродинамического расчета. Они должны соответствовать давлению, которое развивает центробежный вентилятор при значении расхода воздуха для охлаждения конденсатора.
Если давление центробежного вентилятора меньше потерь давления в вентиляционной сети, то по специальному заказу для центробежного вентилятора можно использовать более мощный электродвигатель.
Воздуховоды должны быть подсоединены к чиллеру с помощью гибких вставок, чтобы вибрации не передавались на вентиляционную сеть.
Виды чиллеров
Тип или вид чиллера может быть самым разным и зависит от области применения. Например, модульные чиллеры могут быть собраны в виде комплекта и подключены к одному контуру, в то время как отдельные чиллеры (или чиллеры фиксированной мощности) работают каждый со своим собственным контуром.
В зависимости от типа компрессора, которым оснащен чиллер, различаются типы чиллеров. Небольшие холодильные машины часто оснащаются ротационными компрессорами. Они дешевле и проще в производстве. Небольшие холодильные машины и агрегаты большой производительности часто оснащаются спиральными компрессорами. Они более надежны и имеют больший запас прочности, чем ротационные компрессоры, при прочих равных условиях. В одном чиллере может использоваться до 4 или 6 спиральных компрессоров. При мощности свыше одного мегаватта обычно используется один спиральный компрессор, а конденсаторы охлаждаются не воздухом, а водой. Это повышает сложность конструкции чиллера. Если мощность приближается к десяти мегаваттам, могут использоваться центробежные компрессоры, водяные конденсаторы и затопленные кожухотрубные испарители.
Кроме того, существуют абсорбционные чиллеры. Это системы, в которых для создания холодильного цикла используется тепловая энергия, часто отработанное тепло. Им не требуется компрессор как элемент для циркуляции хладагента. В этих холодильных машинах и конденсатор, и испаритель устроены иначе, чем в обычных холодильных машинах. Единственное их преимущество заключается в том, что благодаря использованию отработанного тепла экономится значительное количество электроэнергии для работы агрегата. Сама конструкция намного сложнее, чем у обычных чиллеров, и конечные температуры, которые могут быть достигнуты с помощью такого чиллера, не такие низкие.
Как упоминалось ранее, чиллеры для кондиционирования воздуха имеют постоянную температуру на входе и выходе. Разница температур составляет от 4 до 6 °C. Для достижения большей разницы температур используются двухнасосные или двухнасосные системы.
В классическом чиллере для обеспечения циркуляции воды в гидравлическом блоке устанавливаются два насоса: рабочий и резервный. Они устанавливаются параллельно в одном и том же положении. Однако ошибочно называть их двухнасосными чиллерами.
В двухнасосных системах насосные группы устанавливаются в разных положениях: до и после накопительного бака. Именно так работают эти насосы, увеличивая разницу температур между входящей и выходящей водой до 15°C.
Каждый производитель рассчитывает и подбирает чиллер и гидравлический агрегат по собственной программе. Это связано с большим количеством производителей важных компонентов — компрессоров и теплообменников, которые имеют разную холодопроизводительность при прочих равных условиях. Особое внимание следует уделить выбору одного из компонентов гидроагрегата — аккумулятора, так как для его правильного расчета требуется большое количество индивидуальных данных. Сам расчет производится по ряду легкодоступных формул.
Монтаж, управление и обслуживание
Чиллер, как и любой другой промышленный кондиционер, является сложным оборудованием, для установки которого необходимо заранее подготовить проект системы чиллера с подробными техническими характеристиками. Все монтажные работы должны выполняться строго в соответствии с проектом. Если в проекте отсутствуют оборудование, арматура, трубопроводы и другое оборудование, нельзя заменять недостающие детали без согласования с проектировщиками. Все монтажные работы должны выполняться специалистами, сертифицированными для конкретной марки оборудования.
Еще несколько слов о трубопроводе чиллера. Он состоит из трех секций с различными соединениями (обвязкой): собственно чиллера с контуром хладагента, гидравлического блока с гидравлической системой для различных жидкостей и фанкойлов, охлаждающих/нагревающих воздух в помещении. Существует множество различных систем трубопроводов. Это зависит как от оборудования, так и от проектировщиков. Поэтому все эти работы должны выполняться в соответствии с проектной документацией.
После монтажа и проверки всех работ чиллер заправляется хладагентом (*только для чиллеров с выносным конденсатором, одноблочные чиллеры обычно поставляются с хладагентом). Необходимо обратить внимание на тип хладагента. 99% всех чиллеров используют хладагент R410A. Однако на рынке существует небольшое количество чиллеров, использующих R134A, R407C, R290 и некоторые другие. Если чиллер был произведен до 2005 года, есть вероятность, что в нем все еще используется старый фреон — R22.
После заполнения рекомендуется еще раз проверить чиллер на наличие утечек (*только для чиллеров с выносным конденсатором). Если утечек нет, ввод в эксплуатацию можно проводить в соответствии с протоколом, т.е. проверить подтягивание контактов питания, входное и выходное давление испарителя, подачу воды и т.д. В идеале ввод агрегата в эксплуатацию должен проводиться в присутствии производителя или представителя торговой организации, чтобы избежать споров в случае возникновения неисправностей. После ввода в эксплуатацию подписывается акт приемки чиллера.
На этапе планирования отдельно оговаривается способ управления чиллером: только местное управление, дистанционное/центральное управление, комплексное управление. Однако централизованное и комплексное управление может быть осуществлено и через некоторое время, когда установка уже находится в эксплуатации.
Если выполняются все требования к эксплуатации чиллера и соблюдаются интервалы технического обслуживания, функции автоматизации позволят комфортно и безопасно использовать чиллер. Наиболее важной и серьезной ошибкой является отключение функций автоматики, которые отвечают за температуру жидкости после чиллера. Часто их просто неосознанно отключают, что приводит к «оттаиванию» испарителя чиллера. Это, в свою очередь, приводит к тому, что его приходится полностью заменять без возможности ремонта.
Чтобы исключить возможность поломки, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание чиллера и всех его компонентов. Эту работу также следует доверить сертифицированным специалистам. В идеале обслуживание должно проводиться компанией, которая установила и ввела в эксплуатацию чиллер.
Текущее и профилактическое обслуживание
Стоимость чиллера составляет значительную часть эксплуатационных расходов здания. Система будет работать более эффективно, если регулярно проводить надлежащее техническое обслуживание, которое включает в себя следующее
- Осмотр и очистку змеевиков конденсатора. Теплопередача оказывает большое влияние на чиллерные системы и является основой для обеспечения эффективной работы оборудования. При плановом техническом обслуживании следует проверять змеевики конденсатора на предмет засорения и свободного прохода воздуха.
- Заправка хладагента. Коэффициент охлаждения зависит от надлежащего уровня хладагента в системе. Поддержание требуемого количества хладагента может значительно повлиять на энергоэффективность за счет снижения затрат на охлаждение почти на 5-10%.
- Поддержание воды в конденсаторе. Водяные контуры конденсатора, используемые с градирнями, должны поддерживать надлежащий расход воды в соответствии с проектом. Любой мусор, такой как песок, эрозионные твердые частицы и загрязняющие материалы, могут повлиять на нормальную работоспособность. Загрязнение или образование накипи препятствует потоку воды и сильно влияет на эффективность работы оборудования.
Автоматизация работы чиллера
Автоматизация и искусственный интеллект находят свое применение на практике. Такое оборудование, как системы охлаждения, выиграет от использования передового программного обеспечения, способного обнаруживать потенциальные сбои до их возникновения. Предиктивное обслуживание использует сбор и анализ данных о работе системы, чтобы определить, когда необходимо провести техническое обслуживание до того, как произойдет катастрофический сбой. Поскольку чиллеры являются сердцем большинства современных систем ОВКВ, предотвращение катастрофических отказов, приводящих к значительным простоям, позволяет не только сэкономить расходы на аварийный ремонт, но и сохранить репутацию. Критическая роль, которую играет система охлаждения, требует особого внимания. Системы автоматизации и управления сводят к минимуму время простоя и повышают производительность.
При проектировании современных систем вентиляции особое внимание уделяется энергосбережению. Количество энергии, потребляемой системой в течение годового жизненного цикла, является одним из важнейших критериев принятия решения при проведении тендера. Сегодня важный потенциал энергоэффективности кроется в планировании и реализации установок кондиционирования воздуха, способных максимально точно поддерживать профиль нагрузки в постоянно меняющихся условиях.
В то же время, ежедневный избыток тепла также неравномерен и демонстрирует сильные пики. Обычные чиллеры мощностью 20-80 кВт имеют два одинаковых компрессора и образуют два независимых контура хладагента. Это позволяет машине работать в двух режимах на 50% и 100% от номинальной мощности. Новое поколение чиллеров с холодопроизводительностью от 20 до 80 кВт позволяет регулировать мощность в три этапа. В этом случае общая холодопроизводительность распределяется между компрессорами в соотношении 63% к 37%.
В новом поколении чиллеров два компрессора подключены параллельно и работают в одном контуре хладагента, т.е. имеют общие конденсатор и испаритель. Такое расположение значительно повышает эффективность преобразования энергии (КПЭ) холодильного контура при работе с частичной нагрузкой. Эти чиллеры имеют КПЭ = 4 при нагрузке 100 % и наружной температуре 25 °C и КПЭ = 5 при 37 %. Поскольку агрегат работает при нагрузке 37 % 50 % времени, это приводит к значительной экономии энергии.
Микропроцессорные системы управления разработаны таким образом, чтобы обеспечить эффективное внедрение новых решений в области чиллеров:
- контролировать все параметры работы оборудования.
- настроить заданную температуру воды на выходе из агрегата в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическим процессом или командами централизованной системы управления (диспетчера).
- выбирает оптимальный шаг регулирования мощности.
Эффективность чиллера оказывает значительное влияние на эксплуатационные расходы здания. Регулярное, плановое техническое обслуживание — это минимум с точки зрения управления установкой. Профилактическое обслуживание и оптимизация системы чиллеров требуют оперативных данных в реальном времени.
